微纳光子学网课答案章节答案

注：不含主观题第1题关于菲涅耳衍射，下列说法错误的是[

]A衍射条纹明显；B衍射图样不改变结构，只改变尺寸大小；C衍射图样的结构随着d的增加而改变（d是光屏到光阑之间的距离）；D观察面上的相位变化不是线性的；第2题本课程的内容包括两个部分，下列不属于第一部分纳米表征技术的是[

]A高数值孔径成像；B近场光学显微；C远场光学表征技术；D透射光谱测量；第3题关于在轴平面上圆孔的菲涅耳衍射图样的光强分布，下列说法错误的是[

]A光强随着菲涅耳数N周期性地变化；B光强分布沿Z轴出现一系列非周期性的亮点和暗点；C两个相邻的亮点或暗点之间的间距随着Z的增大而增大；D可以在光轴上检测到一个被称为泊松亮斑的亮点。第4题下列不是入射在透镜上的光场发生的物理变化的是[

]A场的相位变化；B场的能量损失；C场的振幅变化；D场的频率变化；第5题为了获得圆形透镜的衍射光场表达式，需要引入三个重要参数，下列哪个不属于引入的参数？[

]

A角向光学坐标；B径向光学坐标；C轴向光学坐标；D菲涅耳数；第6题关于单个透镜过焦点的轴向光强分布，下列说法错误的是[

]

A用sinc函数描述轴向光强；B在z=f时，光强相对于焦平面是对称的；C衍射斑的轴向尺寸大约是横向尺寸的三倍；D沿着光轴方向的光强为零；第7题下列哪个效应不属于在高数值孔径物镜聚焦下需要考虑的？[

]A切趾效应；B退偏效应；C色散效应；D像差效应；第8题透镜成像的分辨率R与数值孔径NA的关系是[

]AR∝NA；BR∝1/NA；CR∝NA^2；DR∝1/NA^2；第9题应该用下列哪种理论解释退偏效应？[

]A德拜成像理论；B夫琅禾费衍射理论；C矢量德拜理论；D理查德-沃尔夫矢量衍射理论；第10题在德拜近似下，获得的德拜积分表示为立体角内不同传播方向的的叠加？[

]A平面波；B球面波；C柱面波；D方波；第11题在计算高数值孔径物镜的衍射图样时，如果观测点离原点不远，可采用德拜近似。下列不属于德拜近似的是[

]Ar−f=s⋅RBdS=f2dΩCcos⁡(n,r)≈1Dr>f第12题如果瞳函数和切趾函数满足关系P(θ)=P(r)，则该物镜满足的设计条件是[

]

A正弦条件；B赫歇尔条件；C均匀投影条件；

D亥姆霍兹条件;第13题对于x-方向线偏振光入射，高数值孔径物镜聚焦区域的衍射场在x、y和z方向上仍有三个电场分量，这种现象就是高数值孔径物镜的什么效应？[

]A切趾效应；B色散效应；C退偏效应；D像差效应；第14题对于x-方向线偏振光入射，高数值孔径物镜聚焦区域的衍射场表达式中，与y-方向电场分量相关的是[

]A第一类零阶贝塞尔函数；B第一类一阶贝塞尔函数；C第一类二阶贝塞尔函数；D第一类三阶贝塞尔函数；第15题在矢量德拜理论中，为了描述物镜折射后的电场，引入了两对单位矢量，分别为i和j，αρ和αφ。经物镜折射之后，其中哪一个单位矢量不改变其方向[

]

A

iB

jCαρDαφ第16题紧聚焦矢量光场计算中应用最广泛和最有效的计算工具是[

]A惠更斯-菲尼尔原理；B德拜理论；

C理查德-沃尔夫矢量衍射理论；D快速傅里叶变换；第17题下列哪种衍射理论可以用来计算紧聚焦径向偏振光的焦场分布？[

]

A惠更斯-菲涅耳原理；

B德拜理论；C矢量德拜理论；D理查德-沃尔夫矢量衍射理论；第18题径向偏振光聚焦比空间均匀偏振光有更小的焦斑，是因为：[

]A有径向电场分量；B使用了高数值孔径物镜聚焦；C没有角向电场分量；D产生了强的局域的纵向电场分量；第19题下列不是常见的瞳切趾函数的是[

]

A艾里-高斯光束；B贝塞尔-高斯光束；C拉盖尔-高斯光束；D高斯光束；第20题关于瞳填充因子，下列说法错误的是：[

]A瞳填充因子是焦场计算中的一个重要参数；B瞳填充因子是入瞳半径与光束半径的比值；C瞳填充因子大于等于1；D瞳填充因子可以小于1；第1题在近场光学显微技术中，光学图像的分辨率由什么决定？[

]A光波的波长B孔径的大小C物镜数值孔径的大小D探测光强度第2题下列不属于近场光学显微术的是[

]A固体浸没显微术；B表面等离子体共振显微术；C无孔近场扫描光学显微术；D共聚焦多光子显微术；第3题在1972年，Ash和Nichofs采用微波利用近场成像原理在实验中实现了超衍射分辨，用小孔扫描光栅样品，成像分辨率达[

]

Aλ/10；Bλ/20；Cλ/40；Dλ/60；第4题在可见光范围内，下列哪种常见介质的折射率最大？[

]

A液体；B玻璃；

C蓝宝石；D半导体材料；第5题相比于固态浸没透镜而言，对于硅制成的数值孔径增加透镜，其数值孔径会增加几倍？[

]A1；B2；C3；

D4；第6题下列关于固体浸没式椭偏仪的说法错误的是[

]

A固体浸没式椭偏仪可以用来精确测量薄膜的厚度和折射率；B固体浸没隧穿椭圆偏振仪不仅适合超薄薄膜，也适合厚膜；C固体浸没式椭偏仪，可以在极小的面积上进行精确的椭偏测量，通过扫描样品可以获得薄膜厚度和折射率变化的高质量图像；D由于存在大于或小于临界角的角度，该仪器能够测量亚纳米到几微米的薄膜图案，横向分辨率可达100纳米；第7题为了以共振方式激发表面等离子体激元，入射光束的动量必须与等离子体激元的动量相匹配。下列哪种波最有可能激发表面等离子体波？[

]

ATM-偏振光；BTE-偏振光；Cs-波；Dp-波；第8题下列不是利用表面等离子共振的共振位置对周围表面材料极为敏感这一特性而开展的应用研究的是[

]A材料的表面研究；B生物传感；C生物成像；D材料成分测量；第9题关于Kretschmann配置激发表面等离子体波，下列说法错误的是[

]A利用倏逝波耦合来激发表面等离子共振；B通过该结构的棱镜，将激光束耦合到金属层-电介质界面，形成等离子体表面极化激元模式；C待测物质放置在棱镜与金属薄膜之间；D对入射角度和涂层厚度有严格的要求；第10题下列不属于近场扫描光学显微镜的主要功能模块的是[

]

A纳米探针；B控制探针和样品距离的反馈系统；C光学相关的样品信息；D能量探测系统；第11题在近场扫描光学显微术中，关于探针尖端与样品之间的距离控制，下列说法错误的是[

]A可以利用光学反馈进行距离控制；B常用的尖端定位机制是监测尖端振动振幅和非光学音叉技术；C剪切力音叉反馈和弯曲光纤光反馈，这两种技术均采用了剪切力反馈法；D距离控制采用音叉力传感器，这种捕获模式配置的灵敏度和剪切力模式下的灵敏度相当；第12题如果要利用近场扫描光学显微术（NSOM）研究样品的荧光特性，可以采用[

]

A照明模式下的有孔探测NSOM；B收集模式下的有孔探测NSOM；

C照明和收集模式同时的有孔探测NSOM；D采集配置下的无孔探测NSOM；第13题关于用近场扫描光学显微术进行波导表征，下列说法错误的是[

]

A可以利用收集模式近场扫描式光学显微镜实现波导中的多模干涉；B可以实现对波导内部导模的无损检测；C可以提供波导散射的近场表征，实现局域缺陷的检测；D只能用于简单波导器件的定量表征；第14题采用敲击模式音叉近场扫描光学显微镜(TMTF-NSOM)系统，对样品表面的倏逝场光强进行了探测。下列不是该方法的优点的是[

]A检测速度快；B高空间分辨率；C高灵敏度；D优异的稳定性；第15题下列关于近场扫描光学显微镜的说法错误的是[

]

A由于近场扫描光学显微镜克服了衍射极限，因此有可能探测纳米区域的局域光学相互作用；B近场光学技术提供了更高的精度和分辨率，也使其成为纳米级光学加工和光学制造的潜在候选技术；C要了解组分不均匀性和缺陷分布对光学性质的影响，NSOM是非常方便和有效的方法；

DNSOM不能用于聚合物分散-液晶薄膜中液晶液滴形状和分子结构的表征；第16题下列哪种材料不能作为无孔近场扫描光学显微镜的探针？[

]

A有机聚合物尖端；B极尖锐的电介质；C极尖锐的半导体；D金属尖端；第17题某显微镜实验装置中，包括三个不同尺度的显微镜：扫描隧道显微镜、扫描等离子体近场显微镜和光学显微镜，这个显微镜是[

]A扫描隧道显微镜；B扫描等离子体近场显微镜；C扫描干涉无孔显微镜；

D扫描近场椭偏显微镜；第18题关于扫描近场椭偏显微镜，下列说法错误的是[

]

A这种无孔光学近场扫描显微镜是商用的原子力显微镜和椭圆偏振仪相结合而成的；B这种显微镜的光学分辨率达到了1nm左右；C可以观察到透明薄膜中光学不均匀性；D实验技术简单，该显微镜可以用来测量薄膜的局域折射率、吸收和厚度；第19题下列不是无孔近场光学显微术的优点的是[

]A高的空间分辨率；B低光通量；C可使用商业探针；D可同时研究样品表面的光学特性和非光学特性；第20题下列哪种光学显微技术的空间分辨率最高？[

]A固体浸没透镜显微镜；B表面等离子体显微镜；C扫描等离子体近场显微镜（SPNM）；D扫描干涉无孔显微镜（SIAM）；第三章单元测验第1题下列哪项不属于共聚焦显微成像系统的必要组成部分？A光学显微镜B光源C照明针孔D探测针孔第2题要解决共聚焦显微成像系统图像采集速度慢的问题，下列哪项中的方法是无效的？A采用线/狭缝扫描B采用转盘扫描C减小积分时间D采用双光子荧光技术第3题下列哪项不属于共聚焦荧光显微镜的应用范畴？A多种蛋白质分子的共定位B药物分子进入细胞的动态过程监测C线粒体膜电位的测量D细胞膜厚度的测量第4题在白光干涉仪中，对样品光束和参考光束采用共光路设计的显微物镜结构是。AMichelson结构BMirau结构CLinnik结构D共聚焦结构第5题关于Linnik型白光干涉仪，下列说法正确的是。A不适用于低倍物镜B不适用于高倍物镜C对两物镜的一致性要求高D结构紧凑，抗干扰能力强第6题与采用单色光的激光干涉仪相比，白光干涉仪具有哪些特点？A采用高时间相干性的白光光源B获得干涉条纹更加容易C具有更高的测量精度D适于测量粗糙表面和不连续表面第7题根据工作原理，椭偏仪可以分为消光式椭偏仪和。A光度式椭偏仪B光谱型椭偏仪C成像椭偏仪D相位调制型椭偏仪第8题在消光式椭偏仪中，如果起偏器方位角P是90°，补偿器方位角C为45°，样品的椭偏参量为（45°，90°），那么发生消光时，检偏器方位角A=。A-90°B-45°C45°D

90°第9题关于光度式椭偏仪，下列哪个选项的说法是错误的？A光度式椭偏仪包括旋转偏振器件型和调制器件型椭偏仪B光度式椭偏仪通过傅里叶分析求解椭偏参量C旋转偏振器件型椭偏仪构造简单，没有色差D相位调制型椭偏仪测量速度快，适用于在线监测第10题采用一半镀膜的0/π相位板对线偏振光进行调制，可以获得怎样的光斑？A横向一维超分辨光斑B横向二维环形空心光斑C三维空心光斑D轴向中空光斑第11题在门控连续STED（gCW-STED）技术中，关于门控时间Tg，不正确的说法是：A如Tg过小，自发荧光仍然较强，导致分辨率降低B如Tg过大，样品发生严重的光漂白CTg过大会导致信号强度减弱，使信噪比降低DTg一般选择为激发态寿命的一半第12题下列表述中哪一项不是基于STED思想的光刻技术具有的特点？A具有亚衍射极限分辨率B具有高速刻写的能力C具有三维刻写的能力D对光敏树脂材料具有较高的要求第13题关于白光干涉仪中零光程差位置的确定，下列哪些选项中的说法是正确的？A当干涉仪两臂平衡时，零光程差位置对应于光强最强点B常用提取包络峰值位置的方法确定零光程差位置C常用的算法包括直接求解法、加权平均法、包络曲线拟合法等D在移相法中，可以利用基于偏振器件的消色差移相器消除色差正确答案：ABCD第14题利用白光干涉仪测量膜厚时，可以如何降低色散的影响？A增加光源带宽B降低光源带宽C选择高数值孔径的物镜D选择低数值孔径的物镜正确答案：BD第15题椭偏仪具有的主要特点有哪些？A灵敏度高达0.1nmB能同时测量膜厚和光学常数C能够测量多层膜D能够用于在线监测和实时测量正确答案：ABCD第16题关于穆勒矩阵椭偏仪和常规椭偏仪的区别，下列哪个选项是正确的？A穆勒矩阵椭偏仪可以获得更丰富的测量信息B穆勒矩阵椭偏仪能够测量各向异性样品C穆勒矩阵椭偏仪能够测量退偏效应D穆勒矩阵椭偏仪能够对样品表面进行成像正确答案：ABC第17题降低STED技术中的光漂白现象，可以采用哪些方法？A采用连续STED激光，降低峰值强度B选择具有短三重态寿命的荧光分子C采用RESCue-STED技术D采用protected-STED技术正确答案：ABCD第四章单元测验第1题假设空间中有一束沿着x轴传播的光，以下说法正确的是：A若光场为TM模式，则磁场只存在y分量B若光场为TM模式，则电场只存在x分量C若光场为TE模式，则磁场只存在y分量D若光场为TE模式，则电场只存在x分量第2题关于单界面处的表面等离激元，以下说法正确的是A只有TE偏振的光场才能够激发表面等离激元B只有TM偏振的光场才能够激发表面等离激元C表面等离激元可存在于相同介电常数实部的两种材料界面D导体与绝缘体之间的界面无法产生表面等离激元第3题关于理想金属与空气界面处表面等离激元的色散关系，以下说法正确的是：A表面等离激元的色散曲线位于空气中光线（lightline）的左侧B束缚模式与辐射模式之间不存在频率间隙区域C表面等离子体是表面等离激元在波矢趋于无穷大时的极限形式D在高频区域，表面等离激元的传播常数趋于0第4题以下不属于表面等离激元激发方式的是A棱镜耦合B光栅耦合C紧聚焦光场激发D光纤耦合第5题对于金膜/棱镜构成的Kretschmann结构，以下说法错误的是：A属于衰减全内反射的一种B激发表面等离激元时反射能量最弱C通过调整入射角度，能够在棱镜/金属界面激发表面等离激元D表面等离激元会泄露回棱镜第6题有关PSTM和STM技术，以下说法错误的是：A采集时都需将探针靠近样品表面B采集时都需要使用反馈技术控制探针与样品的距离CSTM收集的是电流，而PSTM收集的是光子D分辨率都可达到亚波长量级第7题以下不属于反馈技术的是：A剪切力反馈B利用收集的光场强度作为反馈信号C非接触模式的原子力显微术D端面耦合第8题当一束平面波照射金属纳米颗粒时，以下说法错误的是：A颗粒的内部和外部近场区域均会获得场增强效应B局域表面等离子体本质上是一种非传播激发C局域表面等离子体的激发需要相位匹配技术D当颗粒尺寸远小于光波长时，可用准静态近似分析粒子与电磁场之间的作用第9题当制备金颗粒溶液时，不会观察到的现象是：A金颗粒的尺寸变化会改变溶液的颜色B金颗粒的形貌变化会改变溶液的颜色C金颗粒外层包裹介质材料时会改变溶液的颜色D溶液的颜色取决于光源的位置第10题金属薄膜上制备的介质纳米结构能够实现对SPP相速度的空间调控第11题圆形金属亚波长沟槽结构用于SPP的聚焦时依赖的是共振激发机制第12题在研究金属薄膜上刻蚀的亚波长尺寸小孔的散射特性时，可采用惠更斯菲涅尔原理第13题当光场穿过不透明薄膜上的圆孔时，以下说法错误的是：A当孔径的尺寸大于入射波长时，可用标量衍射理论分析散射场B当孔径的尺寸小于入射波长时，散射场由近场效应主导C当薄膜的厚度小于半波长时，会引入传播模式D亚波长孔径可以等效为电偶极子和磁偶极子第14题关于拉曼散射，以下说法错误的是：A当分子处于激发态时，光子将发生斯托克斯散射B相较于拉曼光谱，荧光光谱通常很宽C共振拉曼散射的效率低于荧光跃迁D相较于荧光过程，拉曼散射截面要小10个数量级第15题关于表面增强拉曼散射(SERS)，以下说法错误的是：ASERS的增强机制包括化学贡献和电磁场增强贡献B电磁场增强的物理基础是局域表面等离子体和避雷针效应C电磁场对于SERS的贡献正比于场增强因子的四次方D避雷针效应有着很强的频率依赖特性第16题单颗粒光谱技术的原理是粒子偶极共振频率随环境之间的变化关系第17题单颗粒光谱技术包括：A全内反射显微术B近场光学显微术C暗场光学显微术D光热成像术E以上全是正确答案：E第18题超透镜可增强倏逝场，从而获得突破衍射极限的成像第19题银不是一种合适的超透镜材料第20题SPP在光刻中的优势在于其短波长特性第五章单元测验第1题下列属于光束截面上偏振态分布非均匀分布的光场是[

]A线偏振光B圆偏振光C径向偏振光D椭圆偏振光第2题在光场的庞加莱球表述中，庞加莱球的北极点对应于[

]

A右旋圆偏振光；B左旋圆偏振光；

C右旋椭圆偏振光；D左旋椭圆偏振光；第3题下列属于局域线偏振矢量光场的是[

]A庞加莱光束；B杂化偏振矢量光场；

C径向偏振光；D涡旋椭圆偏振光；第4题下列矢量光场不具有偏振奇点的是[

]A径向变化矢量光场；B径向偏振光；C角向偏振光；D高阶柱状矢量光场；第5题下列属于矢量光场主动生成技术的优点的是[

]

A生成效率高；B缺乏灵活性；C生成效率低；D灵活性高；第6题下列不属于矢量光场主动生成技术的是[

]A双折射选模；B二向色性选模；C腔内干涉法；D腔外干涉法；第7题下列属于矢量光场被动生成技术的缺点的是[

]

A生成效率高；B缺乏灵活性；C生成效率低；D灵活性高；第8题下列不属于矢量光场被动生成技术的是[

]A光子晶体输出耦合器；B偏振转换器；

C腔外干涉法；

D基于4F系统和波前重构技术；第9题光场的空域调控有几个自由参数？答[

]A1个；B2个；C3个；D4个；第10题计算矢量光场的紧聚焦特性，需要用以下哪个理论？[

]

A瑞利-索墨菲矢量衍射理论；B德拜理论；C傅里叶光学；D理查德-沃尔夫矢量衍射理论；第11题下列哪些光束紧聚焦后能产生很强的纵向场？[

]A线偏振光；B角向偏振光；C在线偏振光束中加入π-相位板；D高阶柱状矢量光场；第12题下列不属于直接法探测纵向电场的是[

]A刀口法测量“近场”；

B用扫描近场光学显微镜测量光强分布；

C单分子荧光成像；D光刻胶记录焦场分布；第13题紧聚焦的单脉冲角向偏振光烧蚀熔融石英，其烧蚀图样是[

]

A单环形；B点；C径向刻迹；D同心环；第14题下列不能获得“针形”焦场的是[

]A径向偏振光过通过二元光学元件紧聚焦；

B聚焦偏振态分布为r8的径向变化矢量光场；C紧聚焦高阶柱状矢量光场；

D角向偏振光通过多环带螺旋相位全息图后紧聚焦；第15题紧聚焦下列哪种矢量光场可以获得平顶焦场分布？[]A径向偏振光；B角向偏振光；C高阶柱状矢量光场；

D一般矢量光场（初相位角为某值）第16题下列可获得三维光学围栏的是[

]

A紧聚焦双模矢量光场；B紧聚焦径向变化矢量光场；C紧聚焦径向偏振光；D紧聚焦角向偏振光；第17题下列哪种聚焦的径向变化矢量光场不能获得纵向双焦点[

]A偏振态分布为r的径向变化矢量光场；B偏振态分布为r2的径向变化矢量光场；C偏振态分布为r4的径向变化矢量光场；D偏振态分布为r8的径向变化矢量光场；第18题聚焦径向偏振飞秒脉冲激光烧蚀熔融石英表面，在多脉冲烧蚀下，形成的裂纹图样是[

]

A同心环形裂纹；B径向分布的裂纹；C单环形裂纹；D一个烧蚀坑；第19题在激光钻孔过程中，哪个因素对材料去除效率起的作用最小？[

]A侧壁的多次反射；B激光波长；C波导效应；

D孔底对光辐射的吸收；第20题下列不是2018年度获得诺贝尔物理学奖的科学家是[

]AStevenChu；BA.Ashkin；

CG.Mourou；

DD.Strickland；第21题在柱状矢量光场捕获碳纳米管实验中，实验测得的不同偏振态下偏振不对称性参数最大的是[

]A径向偏振光；

B角向偏振光；C线偏振光；

D一般矢量光场；第22题在相同条件下，紧聚焦下列哪种光场获得的焦斑尺寸最大？[

]A线偏振光；B圆偏振光；C径向偏振光；

D径向偏振光的纵向场分量；第23题对单个亚波长尺寸的金纳米凸点进行二次谐波图像测量，用哪两种光束组合能推断出纳米结构的形貌？[

]

A线偏振光和径向偏振光；B线偏振光和角向偏振光；C径向偏振光和角向偏振光；

Dx-方向线偏振光和y-方向线偏振光；第24题下列哪种矢量光场与各向同性的非线性克尔介质相互作用，能实现径向变化的非线性偏振旋转？[

]

A径向偏振光；B角向偏振光；C椭圆偏振矢量光场；D径向变化的局域线偏振矢量光场；第25题下列哪个选项不属于矢量光场在非线性光学中的应用？[

]A非线性偏振旋转；

B光场塌缩与成丝；

C光限幅器；

D紧聚焦径向偏振光获得超衍射极限焦斑；第六章单元测验第1题光场的自由度包括：A振幅B共有相位C偏振椭球率D偏振取向角E以上全是正确答案：E第2题关于涡旋光场，以下说法错误的是：A涡旋光场在强度上呈甜甜圈形的中空分布B涡旋光场中心的黑斑尺寸取决于拓扑荷C不存在分数阶的涡旋光场D光学角动量可分为轨道角动量和自旋角动量第3题关于径向偏振光，以下说法错误的是：A径向偏振属于圆柱矢量光